Nedelja, 11. 10. 2020, 14.25
4 leta, 2 meseca
Z najhitrejšo elektrodo na svetu do veliko boljših in trajnejših baterij in akumulatorjev
Kdo si ne bi želel, da mu akumulator telefon napolni že v nekaj minutah?
Termometer prikazuje, kako vroč je članek.
Termometer prikaže, kako vroč je članek.
1,01
2
Nova struktura pri oblikovanju baterij in akumulatorjev med drugim jamči, da bomo s polnilci preživljali veliko manj časa kot zdaj.
Eden od največjih izzivov pri razvoju električnih vozil so akumulatorji, ki bi omogočali veliko zmogljivost, hitro polnjenje in dolgo življenjsko dobo. Pot je še zelo dolga, a znanost vendarle napreduje, koristi pa bodo zelo velike in dobrodošle.
Gotovo bi marsikomu koristilo, če bi bilo mogoče pametne telefone polniti manj pogosto. Velikokrat smo veseli, če naša komunikacijska naprava premore vse naše želje in pričakovanja od jutra do večera, redkokatera pa prenese polna dva dneva brez vtičnice (ali izklopa).
Toda odvisnost od električne energije v akumulatorjih in baterijah nikakor ni omejena samo na pametne komunikacijske naprave – ravno te omejitve akumulatorjev so, recimo, eden izmed glavnih razlogov, da cestna električna vozila še nimajo večjega deleža in da o letalskem električnem prometu pravzaprav še ne moremo resno razmišljati.
Bistveno boljše lastnosti, a nič višja cena
Sprememba strukture elektrod bi lahko močno okrepila njihovo zmogljivost, občutno skrajšala čas njihovega polnjenja in podaljšala obdobje njihove uporabnosti, vse to pa brez dodatnih podražitev, so prepričani francoski tehnologi.
Prepričani so, da bodo vse to lahko dosegli s preoblikovanjem elektrod v rigidno strukturirani navpični šopek ogljikovih nanocevi, ki bi jih preplastili z aktivno snovjo, tudi takšno, kot jo že poznamo iz litij-ionskih baterij. Priprava zahteva enak proces kot pri fotovoltaiki ali nanašanju protiodsevnega premaza na steklo, ki je že zdaj cenovno zelo sprejemljiv – zgolj nekaj centov na kvadratni meter.
Nova struktura ne bi bila primerna le za komercialne baterije (na fotografiji), temveč tudi za akumulatorje, tudi tako velike in z veliko zahtevano zmogljivostjo, kot so v električnih vozilih.
Od nič do 80 odstotkov v petih minutah
Francosko podjetje Nawa Technologies že proizvaja takšne elektrode in verjame, da bodo s tem dosegli trikratne energijske gostote, desetkratno moč in kar petkrat daljšo življenjsko dobo. To bi med drugim pomenilo, da je, seveda z ustreznim polnilcem, mogoče napolniti akumulator od popolnoma praznega do 80 odstotkov (ko se zaradi varnostnih razlogov hitro polnjenje omeji) v pičlih petih minutah.
Podobno tehnologijo so že uspešno izkoristili za svojo že uveljavljeno proizvodnjo ultrakondenzatorjev, zdaj pa elektrode, ki jih zanje uporabljajo, prilagajajo za litij-ionske akumulatorje.
Poanta je v skrajšani in neovirani poti elektronov
Poanta je, kot pojasnjujejo, v tem, kako je aktivna snov vsebovana v elektrodi in po kateri poti morajo elektroni te aktivne snovi potovati za prenos svojega naboja. Nova struktura namreč skrajšuje in optimizira to pot in zato dosega veliko boljše rezultate kot današnje baterije in akumulatorji.
Struktura anode in katode spominja na krtačo za lase s stotinami milijard ravnih in visoko prevodnih nanocevi na vsakem njenem delu. Tako ioni za izvedbo svoje naloge potujejo le nekaj nanometrov, kar je veliko manj kot nekaj mikrometrov, kolikor znaša njihova pot pri današnjih baterijah in akumulatorjih.
Pri novi strukturi baterij in akumulatorjev (desno) je pot iona, ki prenaša naboj, veliko krajša kot pri današnji zgrabi (levo), kar je glavni razlog za vse prednosti nove strukture.
V trgovinah predvidoma čez dve leti
Čeprav proizvodnja že poteka, je ta še vedno v majhnih količinah, ki še niso pripravljene za množični trg. Prve komercialne izboljšane celice lahko pričakujemo v letu 2022, leto pozneje pa bodo še bolj izpopolnjene.
Predvsem je treba preveriti to novo strukturo z najrazličnejšimi vrstami aktivnih snovi, tudi takšnimi, ki ne bodo več odvisne od redkih in zato tudi dragih materialov.
Odlična novica za avtomobilsko industrijo, prebujanje obetov za letalsko
Izboljšav baterij in akumulatorjev bodo posebej veseli proizvajalci električnih vozil. Prvi veliki naročnik družbe Nawa Technologies je francoski proizvajalec akumulatorjev Saft, ki med drugim razvija akumulatorje za električna vozila znamk Renault in skupine PSA (Citroën, Peugeot, Opel …).
Tako pomembne izboljšave bi lahko osvežile razmišljanja za uvedbo letal na električni pogon. Zdajšnje omejitve akumulatorjev, med omenjenimi je tudi masa takšnih akumulatorjev, trenutno še vedno predstavljajo nepremagljivo oviro na poti do letal brez emisij.
Oglejte si še:
2